결합 문학, 지구 화학 및 미생물 조사를위한 토양 모형 매립 발굴

자연 경관의 지하에서 수문학적 및 생지화학적 과정의 공진화를 연구하면 결합된 지구 시스템 과정에 대한 이해를 높일 수 있습니다. 이 방법의 전반적인 목표는 토양 용해계를 굴착하여 지하 수문학적, 지구화학적, 미생물학적 이질성을 이해하는 것입니다. 이 방법은 결합 된 지구 시스템 프로세스 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.

예를 들어, 수문학적 및 생지화학적 과정은 자연 생태계의 지하에서 어떻게 공진화합니까? 이 전술의 주요 장점은 샘플링 스케일에서 토양의 수문학적, 지구화학적, 미생물학적 특성의 공간적 이질성을 포착할 수 있다는 것입니다. Lysimeter를 Euclidean 공간 좌표계를 사용하여 고정된 길이, 너비 및 깊이의 복셀로 나눕니다.

각 방향을 따른 총 거리를 적절한 수의 동일한 간격으로 나눕니다. 각 샘플에 고유한 XYZ 위치를 할당하고 Voxel로 식별합니다. 이 굴착에서 X는 경사면의 너비를 따른 위치를 나타내고, Y는 경사면의 길이를 따른 위치를 나타내고, Z는 경사면의 깊이를 따른 위치를 나타냅니다.

각 차원 내의 간격의 크기는 복셀의 너비, 길이 및 깊이를 결정합니다. 여기에 표시된 것은 XYZ 시스템에 대해 선택한 원점과 함께 간격 간격을 결정한 후의 Lysimeter의 분할입니다. 현재 굴착 계획의 분할은 Y와 Z 방향을 따라 9개의 간격과 X 방향을 따라 4개의 간격을 가지며 총 324개의 복셀을 생성합니다.

Voxels의 경계를 위해 경사면의 길이를 따라 측정 테이프를 부착하여 Voxels의 경계를 설정하는 동안 지침을 위해 참조 시스템에 대한 통찰력을 제공하십시오. 측정 테이프를 사용하여 각 토양 Voxel의 치수를 표시하십시오. 알루미늄 블레이드 실드와 플라스틱 퍼티 나이프를 사용하여 각 레이어에 대한 그리드 선을 그립니다.

경계 효과를 방지하기 위해 각 벽에서 5cm 떨어진 경계 재료를 폐기합니다. 샘플의 교차 오염을 방지하기 위해 수문학 및 지구화학적 분석 전에 각 Voxel에서 미생물학 샘플을 무균 상태로 수집합니다. 사람 피부의 오염을 줄이기 위해 굴착을 수행하는 모든 구성원이 새 장갑을 착용하도록 합니다.

직경 1cm, 높이 20cm의 토양 코어러와 얇은 주걱을 사용하여 미생물 시료 채취를 합니다. 코어와 주걱을 증류수로 세척합니다. 깨끗한 물티슈로 물기를 닦고 스프레이 병을 사용하여 75% 에탄올로 헹굽니다.

코어와 주걱을 자연 건조시키기 전에. 각 Voxel 위치에서 10cm 깊이의 코어. 그런 다음 주걱을 사용하여 토양 샘플을 샘플을 보관하기 직전에 개봉한 사전 멸균된 비닐 봉지에 비웁니다.

각 샘플의 수집 시간을 기록해 둡니다. 샘플 파우치를 손으로 균질화합니다. 샘플링하는 동안 샘플 백을 얼음 냉각기에 보관하고 가능한 한 빨리 섭씨 영하 80도의 냉동고로 옮기십시오.

휴대용 X선 형광 분광분석기를 홀더에 놓고 빔 창을 공장 금속 비드로 직접 향하게 합니다. cal을 선택하고 보정이 완료될 때까지 30초 동안 기다립니다. 모든 측정을 수행하기 전에 빔 창을 청소하십시오.

세 개의 다른 위치에서 각 Voxel의 표면을 세 번 측정합니다. 기기를 토양 표면에 놓고 측정이 완료될 때까지 90초 동안 기다립니다. 원하는 Voxels의 대량 밀도를 위한 깨끗한 금속 코어.

유압 전도도 측정 또는 원하는 Voxels의 KSAT를 위해 폴리카보네이트 코어를 청소합니다. 금속 코어와 폴리카보네이트 코어를 원하는 Voxel에 수직으로 삽입합니다. 토양에 대한 방해를 최소화하기 위해 코어와 망치 사이에 나무 블록과 같은 평평한 표면을 사용하여 코어를 토양에 부드럽게 망치질하여 센서 또는 센서 와이어가 손상되지 않도록 주의하십시오.

또한 코어가 토양의 절반에 도달하면 첫 번째 코어 위에 두 번째 코어를 놓습니다. 두 번째 코어 위에 나무 블록을 놓고 첫 번째 코어가 코어 테두리가 여전히 보이는 토양에 박힐 때까지 블록을 부드럽게 망치로 두드립니다. 샘플링되는 Voxel이 지구화학적 샘플을 수집하기 전에 경계 및 인근 Voxels에서 격리되어 있는지 확인하십시오.

이를 달성하려면 플라스틱 퍼티 나이프를 사용한 다음 손으로 잡은 흙손을 사용하여 코어를 쉽게 제거할 수 있을 때까지 금속 또는 폴리프로필렌 코어 주변의 토양 샘플을 라벨이 붙은 지구화학 샘플 백에 수집합니다. 폴리프로필렌 코어를 제거하고 양쪽을 빨간색 플라스틱 캡으로 덮습니다. 수직 폴리프로필렌 코어를 V로, 수평 폴리프로필렌 코어를 H로 표시한 다음 샘플 ID를 제거하고 금속 코어를 제거하고 양쪽 끝에서 과도한 재료를 털어낸 다음 코어에서 라벨이 붙은 벌크 밀도 샘플 백으로 샘플을 옮깁니다.

샘플이 포함된 각 샘플 백의 무게를 측정하고 총 중량을 기록합니다. Voxel의 나머지 물질을 지구화학 샘플 백으로 수집하고 다음 Voxel과의 교차 오염을 방지하기 위해 4면 모두에 몇 센티미터의 토양을 남깁니다. 각 복셀에 대해 이 단계를 반복합니다.

Voxel의 측면이 순차적 굴착으로 열리면 수평 KSAT용 코어를 삽입합니다. 이전과 같이 나무 블록과 두 번째 코어를 사용하여 압축을 최소화하고 토양 코어를 수집합니다. 여기에 표시된 것은 경사면의 길이, 깊이 및 너비를 따라 토양 Lysimeter Voxels의 3차원 개략도입니다.

Lysimeter의 XYZ 평면을 따라 있는 하나의 Voxel에 대한 개략도가 수집된 코어 유형의 예와 함께 여기에 표시됩니다. 이러한 코어는 미생물 코어, 수평 및 수직 유압 전도성 코어, 벌크 밀도 코어 및 지구화학 분석에 사용되는 Voxel의 나머지 샘플을 보여주는 대표적인 Voxel에서 볼 수 있습니다. 여기에 표시된 것은 대표적인 Bulk Density 샘플의 2차원 등척 히트 맵입니다.

벌크 밀도 값은 샘플을 알루미늄으로 옮기고 접시를 계량하고 오븐에서 건조하여 얻었습니다. 비워 둔 셀은 센서의 존재와 벌크 밀도 코어를 수용할 공간 부족으로 인해 샘플 수집이 불가능한 Voxels를 나타냅니다. 2차원 DNA 농도 히트 맵이 여기에 표시됩니다.

미생물 코어의 경우, 각 Voxel을 대표하는 미생물 DNA를 추출하기 위해 2g의 토양을 하위 샘플링했습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 집중적인 수문학적, 미생물학적, 지구화학적 샘플 수집을 위해 토양 용해계를 굴착하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 이 절차는 토양 개발 및 경관 진화 연구에 대한 중요한 통찰력을 제공할 것으로 예상됩니다.

이 절차를 시도하는 동안 Voxel 크기와 채석장 규모를 추정하면 샘플 수집에 필요한 시간과 노력이 결정된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 이 방법을 시각적으로 시연하는 것은 매우 중요한데, 그 이유는 미생물학적, 수문학적, 지구화학적 샘플링이 샘플을 파괴하거나 오염시키지 않고 체계적인 방식으로 수행되어야 하기 때문입니다. 우리는 집중적인 샘플링 계획을 통해 수력, 바이오, 지구화학적 특성에 대한 규모 효과를 매우 미세하고 상세한 방식으로 포착할 수 있다고 믿습니다.

이 기술의 의미는 토양 개발의 다양한 측면과 다양한 환경 조건 및 규모를 관찰하고 정량화하기 위해 유사한 굴착을 수행 할 수있는 가능성을 의미합니다. 미생물 샘플은 극도의 주의를 기울여 발굴해야 한다는 것을 잊지 마십시오. 오염을 방지하기 위해 장갑과 마스크 사용을 포함한 멸균 절차를 따르십시오.

요약된 기법은 간단하고 반복 가능하며 유연하여 여러 연구 질문을 수용할 수 있습니다. 따라서 대체 실험 설계를 구현할 수 있습니다.